Система управления качеством битумных вибродемпфирующих материалов

• Автор: Калюжный, Алексей Александрович
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 153 с. : ил.

Введение

Глава. Постановка задачи работы

1.1 Объект исследования. Технологический процесс получения битумных вибродемпфирующих материалов

1.2 Контроль качества вибродемпфирующих материалов

1.3 Статистический анализ характеристик вибродемпфирующих материалов

1.4 Выявление причин нестабильности характеристик ВДМ

1.5 Обзор существующих систем управления

технологическим процессом

1.5.1 Автоматические системы управления режимными параметрами

1.5.2 Обзор систем управления зарубежных производителей ВДМ

1.6 Анализ проблемы управления качественными показателями полупродуктов и готовой продукции
1.7 Выбор регулируемых качественных показателей ВДМ
1.8 Постановка задачи работы
Г лава 2. Построение регулятора для исходного объкта управления
2.1 Анализ технологического процесса как объекта управления
2.2 Построение математической модели битумной смеси
2.2.1 Анализ бинарных смесей
2.2.2 Построение регрессионной модели зависимост и коэффициента потерь и плотности вибродемпфирующего материала от состава
2.2.3 Уточнение коэффициентов математической модели
2.3 Построение динамической модели объекта управления
2.3.1 Математическая модель дискретного смесителя
2.3.2 Математическая модель непрерывного смесителя
2.3.3 Математическая модель технологической линии от
каландра до лабораторного анализа
2.4 Структурная схема объекта управления
2.5 Построение математической модели формирующего
фильтра для возмущающего воздействия.
2.6 Построение математической модели объекта управления в пространстве состояния.
2.7 Синтез линейноквадратичного регулятора композитного коэффициента потерь для исходного объекта управления
Глава 3. Постановка и решение задачи повышения управляемости
технологического процесса
3.1 Направления работы по повышению эффективности
системы управления
3.2 Анализ возможности повышения точности управления путм расширения управляющих воздействий
3.3 Использование дополнительного источника информации, коррелированного с управляемой переменной
3.4 Повышение эффективности управления путм снижения транспортного запаздывания объекта управления
3.4.1 Анализ влияния транспортного запаздывания на эффективность системы
3.4.2 Разработка автоматизированной системы анализа композитного коэффициента потерь на технологической линии
3.4.2.1 Автоматизированная система анализа композитного коэффициента потерь
3.4.2.2 Разработка методики оценки композитного
коэффициента потерь
3.5 Устранение части среднечастотных возмущений путм построения системы управления по прямым каналам
3.5.1 Выделение возмущающего воздействия на первой стадии
3.5.2 Построение косвенной оценки ККП
3.5.3 Построение системы управления композитным коэффициентом потерь смеси дискретного смесителя по прямому каналу
3.5.4 Построение комбинированной системы управления
3.6 Сравнение рассмотренных вариантов систем управления
Глава 4. Синтез робастного регулятора
4.1 Постановка задачи разработки робастной системы
4.2 Анализ влияния нестабильности коэффициента к,ит
4.3 Анализ влияния нестабильности коэффициента кМК
4.4 Анализ влияния нестабильности гидродинамическою
режима непрерывного смесителя
Условные обозначения
и управляющее воздействие по дозировке битума, 2 управляющее воздействие по дозировке мела,
КК1 композитный коэффициент потерь материала, ед. ККП
ВДМ вибродемпфирующий материал
Е модуль продольного деформирования, Па
коэффициент внутренних потерь материала, безразмерный время, с
г время запаздывания объекта, партии
р передаточная функция
Г возмущающее воздействие
5 спектральная плотность
Лг корреляционная функция
К амплитудночастотная характеристика замкнутой системы по возмущению
ДТ период дискретизации, партии
кол.ДТ количество колебаний на период дискретизации сг дисперсия
А, В, С, О матрицы модели в пространстве состояний х0 вектор состояния сис темы х оценка вектора состояния
квадра тичный критерий качества
Я матрица весовых коэффициентов координат состояния объекта
Я матрица весовых коэффициентов мощности управляющих воздействий Я матрица внутренней обратной связи фильтра Калмана
О матрица управляемости объекта
С2 матрица наблюдаемости объекта мслучайный процесс.
Введение


В четвртой главе произведен синтез робастного регулятора композитного коэффициента потерь вибродемпфирующих материалов, что обеспечило устойчивость и эффективность работы системы при имеющейся на технологическом процессе нестабильности коэффициентов передачи по управляющим воздействиям и гидродинамического режима непрерывного смесителя. Результаты анализа управляемости исходного объекта управления, показавшие, что имеющееся соотношение спектральных характеристик возмущающих воздействий и динамических характеристик объекта управления по управляющему воздействию не позволяет обеспечить эффективное управление качественными показателями вибродемпфирующих материалов и говорящие о необходимости доработки технологического процесса как объекта управления. Новая структурная схема системы управления композитным коэффициентом потерь битумных вибродемпфирующих материалов с контуром управления по обратной связи на основе оценки композитного коэффициента потерь на выходе непрерывного смесителя и канала компенсации возмущающих воздействий на первой стадии по косвенной оценке композитного коэффициента потерь. Компьютерная система исследования модуля упругости и коэффициента потерь битумных вибродемпфирующих материалов на основе прибора УИМ и методика оценки композитного коэффициента потерь на основе математической модели колебания консольнозакрепленной балки, позволившие анализировать характеристики материала на выходе непрерывного смесителя и снизить транспор тное запаздывания объекта управления с 4 часов до минут. Комбинированная робастная система управления, обеспечивающая устойчивое эффективное управление композитным коэффициентом битумного вибродемпфирующего материала при имеющейся нестабильности параметров объекта управления. Апробация результатов работы. Результаты работы докладывались на Международной технической конференции Математические методы в технике и технологиях ММТТ Саратов, СГТУ, Четвертом саратовском салоне изобретений, инноваций и инвестиций Саратов, СГТУ, конференции БИТТиУ СГТУ посвященная летию БИТТУ Балаково, БИТТУ СГТУ, , Научно технических конференциях БИТГУ С1ТУБалаково, БИТТУ СГТУ, ,, . Публикации. По материалам диссертации опубликованы 4 статьи в сборнике научных трудов Автоматизация и управление в машино и приборостроении г. Саратов, СГТУ, , 2 статьи в сборнике научных трудов Автоматизация и управление в машино и приборостроении г. Саратов, СГТУ, , 1 статья в сборнике научных трудов Проблема прочности, надежности и строительных и машиностроительных конструкций г. ВАК РФ Вестник СГТУ г. Саратов, Вестник СГТУ 2, . ОАО Балаковорезинотехника. Компьютерная система исследований характеристик материалов импедансным методом на основе прибора УИМ внедрена на ОАО Балаковорезинотехника. Результаты рабо ты внедрены в учебный процесс в БИТТУ. ГЛАВА 1. В дайной главе рассмотрен технологические процесс производства битумных вибродемпфирующих материалов, произведены статистический анализ вибродемпфирующих показателей основных серийно выпускаемых на ОАО Балаковорезинотехника вибродемпфирующих материалов для легковых автомобилей, методом дисперсионного анализа исследовано влияние нестабильности характеристик исходных компонентов на параметры вибродемпфирующего материала, анализ существующих систем и проблем управления качественным показателем производимых материалов, произведен выбор управляемых параметров, постановлена задача разработки системы управления характеристиками вибродемпфирующих материалов, направленной на снижение ошибки стабилизации до уровня, обеспечивающего их конкурентоспособность. Объект исследовании. Объектом исследования является технологический процесс производства битумных вибродемпфирующих материалов ВДМ. Схема технологического процесса представлена на рисунке 1 1. На данной технологической линии изготавливается материалы нескольких типов. Битумные ВДМ готовятся на основе нефтяного битума Пластбит II. В качестве наполнителей используются сыпучие компоненты мел, слюда, асбест, окись кальция и полимерные добавки. Масса загружаемых ингредиентов регламентируется рецептом. Составы основных видов материалов приведены в таблицах 1. Л п.